DE1568717A1 - Process for making polyether diols using water as telogen - Google Patents
Process for making polyether diols using water as telogenInfo
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Description
Verfahren zum Herstellen von Polyätherdiolen unter Verwendung von Wasser als TelogenProcess for making polyether diols using water as telogen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Her= stellen von Polyoxyalkylendiolen mit endständigen Hydroxygruppen und insbesondere ein Verfahren zum Herstellen flüs° siger Polyoxyalkylendiole.The present invention relates to a method for Her = represent polyoxyalkylenediols with terminal hydroxyl groups and in particular a process for preparing liquid polyoxyalkylene diols.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen von Polyoxyalkylendiolen, deren Hydroxylgruppen im wesentlichen endständig sind.An object of the present invention is a method for producing polyoxyalkylene diols, their hydroxyl groups are essentially terminal.
Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen von verhältnlsmässig niedrigmolekularen, flüssigen Polyoxyalkylendiolen mit einer Hydroxylfunktionalitat von etwa 2.Another object of this invention is a method for Production of relatively low molecular weight, liquid polyoxyalkylene diols with a hydroxyl functionality of about 2.
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Unterlagen (Art. 7 & I Abu. 2 Nr. I Satz 3 de» Ändiirunuege«. v. 4.9. Documents (Art. 7 & I Abu. 2 No. I sentence 3 de "Amendment notices" .
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Biese und andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung kann der Fachmann im einzelnen aus der nachfolgenden Beschreibung und den Beispielen entnehmen»These and other objects and advantages of the present invention will become apparent to those skilled in the art from the following Take the description and the examples »
Es wurde nun gefunden, dass man Polyoxyalkylendiole, deren Hydroxylgruppen praktisch endständig sind, herstellen kann, wenn man (1) Epoxyd- und/oder Oxetanmonomere mit (2),Wasser (3) in Gegenwart bestimmter Doppeluetallcyanidkomplexe polymerisiert, die mit organischen Stoffen, wie Alkoholen, Xthern, Estern und dergleichen behandelt worden sind. Je nach der verwendeten Wassermengθ können die erhaltenen Polymeren (im folgenden als Telomere bezeichnet) von Ltientölen bis su Petten und feststoffen mit einer Hydroxylfunktionalität von etwa 2 variieren.It has now been found that polyoxyalkylene diols, their Hydroxyl groups are practically terminal, can be produced if you (1) epoxy and / or oxetane monomers with (2), water (3) polymerized in the presence of certain double metal cyanide complexes, which have been treated with organic substances such as alcohols, ethers, esters and the like. Depending on the The amount of water used can be the polymers obtained (hereinafter referred to as telomeres) from Ltientölen to su Petten and solids with a hydroxyl functionality vary from about 2.
Organische cyclische Oxyde, die nach dem erfindungsgemässen Verfahren telomerieiert werden können, sind beispielsweise oyolisoht Oxyde, wie 1,2-Epoxyde, Oxetane, 3-eubet.-Oxetane oder 3»3-disubst.-Oxetane mit einem Sauerstoff -Kohlenstoff-Hing, in dem ein Sauerstoffatom mit 2 oder 3 Ringkohlenetoffatomen verknüpft 1st, die nach dem öffnen des Ringes mit den gleichen oder anderen cyclischen Oxydmonomeren in Gegenwart des Boppelmetalloyanidkomplex-Katalysators telomerisierenOrganic cyclic oxides, which according to the invention Procedures that can be telomerized are for example oyolisoht oxides such as 1,2-epoxides, oxetanes, 3-eubet.-oxetanes or 3 »3-disubstituted oxetanes with an oxygen-carbon ring, in which one oxygen atom with 2 or 3 ring carbon atoms linked 1st, which after opening the ring with the same or other cyclic oxide monomers in the presence telomerize the Boppelmetalloyanidkomplex catalyst
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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
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und die bis zu insgesamt 18 Kohlenstoffatome enthalten, das heiset 3 Kohlenstoffatome im Ring und bia zu 15 Kohlenstoff atome in den Seitenkette^ Diese cyclischen Oxydmonomeren können auch 1, 2 oder mehr aliphatische Doppelbindungen enthalten. Vorzugsweise enthalten die cyclischen Oxyde nur eine aliphatische Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung. Auch die Alkenyl*, Äther- und halogensubstituierten Derivate (mit Ausnahme von leicht ionisierbarem Halogen) dieser cyclischen Oxyde können verwendet werden, and which contain up to a total of 18 carbon atoms, the means 3 carbon atoms in the ring and up to 15 carbon atoms atoms in the side chain ^ These cyclic oxide monomers can also contain 1, 2 or more aliphatic double bonds. The cyclic oxides preferably contain only one aliphatic carbon-carbon double bond. Also the alkenyl *, ether- and halogen-substituted derivatives (with the exception of easily ionizable halogen) of these cyclic oxides can be used
Beispiele geeigneter cyclischer Oxyde, die in dem erfindungs» gemässen Verfahren zur Anwendung gelangen können 9 sind: Äthylenoxyd- (19 2-Ep oxyäthan), 1,2«Propylenoxyd 9 1»2~Buten~ oxyd, 1,2-Hexenoxyd¥ 1,2-Dodecanmonoxyd, Isobutylenoxyd, Styroloxyd, 1»2-Pentenoxyd, Isopentenoxyd, 1,2-Heptenoxyd, Allylglycidyläther, Isoheptenoxyd, 1»2-Octenoxyd, Methylglycidylather, Äthylg].ycidyläther, Phenylglycidyläther, ButadienmonoxydV Isoprenmonoxyd, Oxetan (1,3-Propylenoxyd), Tolylglycidyläther, 3s3mDimethyloxetan» 3-Allyl-3-»ethyloxetan, 3~Vinyl-3-iietbyloxetan, 1,2-Pentadecenoxyd, 3-Butyl-3-decyl-oxetan, 3-Chlormethylenoxetan, 3-Chlomethyl-3-methyloxetan und dergleichen.Examples of suitable cyclic oxides, which according to the Invention "The method may be used on 9: Äthylenoxyd- (1 9 2-Ep oxyäthan), 1,2 'propylene oxide oxide 9 1' 2 ~ ~ butene, 1,2-Hexenoxyd ¥ 1,2-dodecane monoxide, isobutylene oxide, styrene oxide, 1 »2-pentene oxide, isopentene oxide, 1,2-heptene oxide, allyl glycidyl ether, isoheptene oxide, 1» 2-octene oxide, methyl glycidyl ether, ether, ether oxide, isopentylene oxide, phenyl ether oxide, 3-propylene oxide), tolyl glycidyl ether, 3 ~ 3 m dimethyloxetane »3-allyl-3-» ethyloxetane, 3 ~ vinyl-3-iietbyloxetane, 1,2-pentadecenoxide, 3-butyl-3-decyl-oxetane, 3-chloromethylene oxetane, 3- Chlomethyl-3-methyloxetane and the like.
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Vorzugsweise verwendet man niedrigmolekulare Oxyde, wie Äthylenoxydet Propylenoxyde, Butylenoxyde und dergleichen, die 2 bis 12 Kohlenetoffatome enthalten.It is preferred to use low molecular weight oxides, such as Äthylenoxydet propylene oxides, butylene oxides and the like, containing 2 to 12 carbon atoms.
Die für das erfindungsgemässe Verfahren geeigneten Doppelmetallcyanid-Komplex«Katalysatoren werden hergestellt, inden ein Übergangsmetallcyanidkomplex mit einem Metallealz in wässrigem Medium umgesetzt wird. Die Entfernung von praktisch allem im Katalysator vorhandenen Wasser ist erwünscht, um die Wirksamkeit des Katalysators zu erhöhen* obgleich es scheint, dass die Entfernung sämtlichen Wassers nicht durchführbar und gegebenenfalls auch nicht erwünscht ist. Es wurde gefunden,dass das meiste Wasser entfernt und die Wirksamkeit des Katalysators weiter erhöht werden können, wenn der Katalysator mit einem komplexbildenden oder koordinierenden Stoff, wie einem Alkohol, Äther, Ester, Sulfid, Keton oder Aldehyd, behandelt wird.The double metal cyanide complex catalysts suitable for the process according to the invention are produced indene a transition metal cyanide complex with a Metallealz is reacted in an aqueous medium. The removal of practically all of the water present in the catalyst is desirable, to increase the effectiveness of the catalyst * although it appears that removing all water does not feasible and possibly also not desired. It has been found that most of the water is removed and the The effectiveness of the catalyst can be further increased if the catalyst is used with a complexing or coordinating agent Substance such as an alcohol, ether, ester, sulfide, ketone or aldehyde is treated.
Im allgemeinen haben die erfindungegemäss verwendeten Doppelmetallcyanid-Katalysatoren die folgenden Konstitutionsfor-In general, the double metal cyanide catalysts used according to the invention have the following constitutional forms
wobei N ein Metallion bedeutet, da« eine Me t* 11-Sauer· t off-where N denotes a metal ion, since «a Me t * 11 acid · t off-
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Bindung bildet, die verhältnismässig stabiler ist als die koordinative Bindung zwischen dem Metall und dem Stickstoff* atom der Cyangruppe, CN. M* hingegen bedeutet ein Übergangsmetallion, das mehr als eine stabile Wertigkeitsstufe bildet und eine verhältnismässig feste, kovalente Bindung mit dem Kohlenstoffatom der Cyangruppe eingehte Ein einseiner Katalysator kann mehr als eine Art M- oder M'-MetalIion in seiner Struktur aufweisen. Diese Metalle bilden mit dem Oyanid» ion, das an den Elektronen der beiden Metallionen teilhat, gewöhnlich folgende polymere Struktur: (-M'-CN...M...NC-M1)n» wobei η eine ganze Zahl und mindestens 1 ist und je nach den Koordinationssahlen von M und M* superdreidlmensionale Polymere gebildet werden können. Ausθerdem können diese Metallionen, die aktive Cyanidkatalysatoren bilden, sämtlich mit 6 Gruppen koordinative Bindungen eingehen (sum Beispiel wie im Hexacyanoferrat-(III)). Die meisten Hexacyanoferrate-(III), wie das Zinkhexacyanoferrat-(III), haben ein kubisch fläohenzentriertes Gitter.Forms bond that is relatively more stable than the coordinative bond between the metal and the nitrogen * atom of the cyano group, CN. M *, on the other hand, means a transition metal ion that forms more than one stable valence stage and forms a relatively firm, covalent bond with the carbon atom of the cyano group e A one of its catalysts can have more than one type of M- or M'-metal ion in its structure. With the oyanide ion, which shares in the electrons of the two metal ions, these metals usually form the following polymeric structure: (-M'-CN ... M ... NC-M 1 ) n »where η is an integer and at least 1 and, depending on the coordination numbers of M and M *, super-three-dimensional polymers can be formed. In addition, these metal ions, which form active cyanide catalysts, can all enter into coordinate bonds with 6 groups (sum example as in hexacyanoferrate- (III)). Most hexacyanoferrate- (III), such as zinc hexacyanoferrate- (III), have a cubic, surface-centered lattice.
Die CN'-Gruppe bildet in dem Katalysatomolekül die Brücke. Es können jedooh auch noch andere BrUokengruppen in dem KatalysatormoiekUl vorhanden sein, vorausgesetzt, dass die Mehrzahl der Brücken in dem KatalyaatormolekUl CUT-GruppenThe CN 'group forms the bridge in the catalyst molecule. However, there can also be other bridge groups in the Catalyst molecules must be present, provided that the majority of the bridges in the catalyst molecule have CUT groups
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sind. So sind r und t Zahlen, wobei r grosser als t ist. t ist nur dann 0, wenn die CH-Gruppe die Brücke bildet. Beispielsweise kann X, das in der oben angegebenen Formel neben der CH~~Gruppe vorliegen kann, F", Cl", Br", I", OH*"» HO, 0 , 00, H2O, HO2, C2OT" oder andere Säurereste, wie SOT", OHS", CHO", NCO", HCS" und dergleichen, bedeuten.are. So r and t are numbers, where r is greater than t. t is only 0 if the CH group forms the bridge. For example, X, which can be present in addition to the CH ~~ group in the above formula, F ", Cl", Br ", I", OH * "» HO, 0.00, H 2 O, HO 2 , C 2 OT "or other acid residues such as SOT", OHS ", CHO", NCO ", HCS" and the like mean.
In den oben angegebenen Formeln bedeutet M vorzugsweise ein Metall aus der Gruppe Zn(II), Fe(II), Fe(III), Co(II), Hi(II), Mo(IV), Mo(VI), Al(III), V(IV), V(V), Sr(II), W(IY), W(VI), Mn(II) und Cr(III). Auf der anderen Seite ist M' vorzugsweise ein Metall aus der Gruppe Fe(II), Fe(III), Oo(II), Co(III), Or(II), Or(III), Mn(II), Mn(III), V(IV) und V(V). Auch a, b und c sind ganze Zahlen, deren Werte Funktionen der Wertigkeiten und Koordinationszahlen von M und M1 sind. Die gesamte positive Nettoladung von M, multipliziert mit a sollte praktisch gleich der gesamten negativen Nettoladung von M1I(0H)b | oderIn the formulas given above, M preferably denotes a metal from the group Zn (II), Fe (II), Fe (III), Co (II), Hi (II), Mo (IV), Mo (VI), Al ( III), V (IV), V (V), Sr (II), W (IY), W (VI), Mn (II) and Cr (III). On the other hand, M 'is preferably a metal from the group Fe (II), Fe (III), Oo (II), Co (III), Or (II), Or (III), Mn (II), Mn ( III), V (IV) and V (V). A, b and c are also integers whose values are functions of the valences and coordination numbers of M and M 1 . The total net positive charge on M multiplied by a should be practically equal to the total net negative charge on M 1 I (0 H) b | or
multipliziert mit o, sein. In den mei-multiplied by o, be. In the mei-
sten Fällen entspricht b der Koordinationszahl von M' und ist gewöhnlich 6.In most cases, b corresponds to the coordination number of M 'and is usually 6.
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ren, die unter die oben angegebene Definition fallen, sind beispielsweise Zinkhexacyanoferrat-(III), Zinkhexacyanof errat- (H)8 Nickel- (II )-hexacyanof errat« (II), Nickel-(II)» hexacyanoferrat-(III)* Zinkhexacyanoferrat-(III)-hydrat, Kobalt-(II)-hexacyanoferrat-(II), Nickel-(II)-hexacyano-Serrat-(III)~hydrat, Eisen-(II)-hexacyanoferrat-(ΓΙΙ), Kobalt-(II)-hexaeyanoa obaltat-(HI)9 Zinkhexacyanoo obaltat» (II), Zinkhexacyanomanganat-(H)6 Zinkhexacyanochromat-(III), Zink j odpentac.yanof errat- (III) g Kobalt- (II )~chlorpentacyanoferrat-(II), Kobalt«(II)-brompentacyanoferrat-(II), Eisen-(II)=fluorpentacyanoferrat-(III)$ Zinkchlorbromtetracyanöferrat-(III), Eieen=(III)-hexacyanoferrat-(III), Aluminium-dichlortetraeyanoferrat-(III), Molybdän-(IV)-brom- pentacyanoferrat-(III) 9 Molybdän-(VI)-calorpentacyanoferrat-(II)f Vanadium-(IV)-hexacyanoehronat-(II)» Vanadium-(V)-hexacyanoferrat-(XIl), Strontium-(II)-hexacyanomanganat-(III), Wolfram»(IV)-hexacyanovanadat~(IV), Aluminiumchlörpentacyanovanadat-(V), Wolfram-(VI)-hexaoyanoferrat-(III), Mangan (II)-hexacyanoferrat-(II), Chrom-(III)-hexacyanoferrat-(III) und dergleichen« Weitere verwendbare Oyanitkomplexe sind beispieleweiee: Zn I Pe(CN)^10 J ι ZJT(CN)IKD Znpe(ON)5OoI , Zn [Fe(CH)HRen, which fall under the definition given above, are for example zinc hexacyanoferrate- (III), Zinkhexacyanoferrat- (H) 8 nickel- (II) -hexacyanoferrat «(II), Nickel- (II)» hexacyanoferrat- (III) * Zinc hexacyanoferrate (III) hydrate, cobalt (II) hexacyanoferrate (II), nickel (II) hexacyano s errate (III) hydrate, iron (II) hexacyanoferrate (ΓΙΙ), cobalt - (II) -hexaeyanoa obaltat- (HI) 9 zinc hexacyanoo obaltate »(II), zinc hexacyanomanganate- (H) 6 zinc hexacyanochromate- (III), zinc iodpentac.yanoferrate- (III) g cobalt- (II) ~ chloropentacyanoferrate- (II), cobalt «(II) -brompentacyanoferrate- (II), iron- (II) = fluoropentacyanoferrate- (III) $ zinc chlorobrometracyanoferrate- (III), iron = (III) -hexacyanoferrate- (III), aluminum dichlorotetraeyanoferrate- (III), Molybdenum- (IV) -brom- pentacyanoferrat- (III) 9 Molybdenum- (VI) -calorpentacyanoferrat- (II) f Vanadium- (IV) -hexacyanoehronat- (II) »Vanadium- (V) -hexacyanoferrate- (XIII), strontium (II) hexacyanomanganate (III), tungsten (IV) hexacyanovanadate (IV), aluminum chloride acyanovanadate- (V), tungsten- (VI) -hexaoyanoferrate- (III), manganese (II) -hexacyanoferrate- (II), chromium- (III) -hexacyanoferrate- (III) and the like I Pe (CN) ^ 10 J ι ZJT (CN) IKD Znpe (ON) 5 OoI, Zn [Fe (CH) H
^Ö71 pi> ^ Ö71 p i>
— 7 —- 7 -
BAD OBIQtNALBAD OBIQtNAL
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, Ni3J^(CN)5CNs]2 und dergleichen. Auch Mischungen der oben angegebenen Verbindungen können verwendet werden« , Ni 3 J ^ (CN) 5 CNs] 2 and the like. Mixtures of the above compounds can also be used «
Im allgemeinen werden die Komplexkatalysatoren dieser Erfindung hergestellt, indem man wässrige Lösungen von Salzen, die einen Niederschlag eines Metallsalzes von einem Übergängemetallkomplexanion bilden, beispielsweise nach der Reaktion MaQ + Μ"Γμ»(Υ)30 —> MJ"# 1^bJc + M"Q>zur Umsetzung bringt, wobei M ein Metallion( das Komplexanionsalze ausfällt; zum Beispiel Zn++, bedeutet. In der oben angegebenen Gleichung sind a, b und β ganze Zahlen; haben aber nicht notwendigerweise auf beiden Seiten der Gleichung denselben Wert, da sie Punktionen der Wertigkeiten und Koordinationszahlen von M, M', M" und möglicherweise Y und Q sind. Q ist ein Halogenid oder ein anderes Anion, zum Beispiel Cl"„ M" ist ein Wasserstoff! on oder ein Metaiiion, dessen Komplexanionsalze in Wasser oder einem anderen Lösungsmittel, zum Beispiel K+, Ca++ und dergleichen« löslich sind«. M* ist ein komplexbildendes Übergangsmetallion, zum Beispiel Fe+++o Y ist ein komplexbildendes Anion, zum Beispiel CN"ο Bei der Herstellung der für die vorliegende Erfindung nützlichen Komplexoyanidkatalysatoren ist ein Überschuss an Mo gewöhnlich er-In general, the complex catalysts of this invention are prepared by adding aqueous solutions of salts which form a precipitate of a metal salt from a transition metal complex anion, for example by the reaction M a Q + Μ "Γμ» (Υ) 3 0 -> M J "# 1 BJC ^ + M "Q> brings the implementation, where M is a metal ion precipitates (the Komplexanionsalze; for example, Zn ++, means In the above equation, a, b and β are integers;. have but not necessarily on both sides of Equation has the same value as they are punctures of valences and coordination numbers of M, M ', M "and possibly Y and Q. Q is a halide or other anion, for example Cl""M" is a hydrogen or a metal ion , whose complex anion salts are "soluble" in water or another solvent, for example K + , Ca ++ and the like. M * is a complex-forming transition metal ion, for example Fe +++ o Y is a complex-forming anion, for example CN "ο In preparing the complex yanide catalysts useful for the present invention, an excess of Mo is usually
El .El.
wünscht.wishes.
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Fremdionen,die sich in der für die Herstellung des Niederschlage verwendeten Lösung befinden, werden offensichtlich leicht in den Komplexniederschlag eingeschlossen. Anionen (Cl" und so weiter) ordnen sich in dem Gitter den positiv geladenen Metallionen zu, und Kationen (K*1*) ordnen sich koordinativ den negativ geladenen Stickstoffatomen der Cyanidbrückengruppen zu« Diese Ionen, insbesondere diejenigen Anionen, die sich koordinativ mit dem M-Atom verbinden, inhibieren die katalytische Wirksamkeit oder verhindern, dass der Komplex eine merkliche Polymerisation bewirkt. Ausserdem können diese Ionen, sum Beispiel leicht ionisier«· bares Cl, die Polymerenkette abbrechen·Foreign ions contained in the solution used for the preparation of the precipitate are apparently easily included in the complex precipitate. Anions (Cl "and so on) are assigned to the positively charged metal ions in the lattice, and cations (K * 1 *) are coordinated to the negatively charged nitrogen atoms of the cyanide bridging groups. These ions, especially those anions that coordinate with the Connect M atoms, inhibit the catalytic effectiveness or prevent the complex from causing a noticeable polymerization. In addition, these ions, such as easily ionizable Cl, can break the polymer chain.
Damit man einen Katalysator erhält, der die höchste Wirksamkeit für die Telomerieierung besitzt, setzt man dem Katalysatorniederschlag, vorzugsweise bevor er zentrifugiert oder filtriert wird, ein organisches, komplexbildendes Mittel zu. Dieses komplexbildende Mittel kann mit dem Wasser beim Waschen des Niederschlags vermischt werden· Es kann als allein!· geβ Waschmedium verwendet werden, vorausgesetzt, dass das komplexbildende Mittel die eingeschlossenen Ionen zu ersetzen oder aufzulösen vermag, oder es kann zur Behandlung oder zum Auswaschen des Niederschlags, nachdem dieser mit WasserIn order to obtain a catalyst that has the highest effectiveness for telomerization, one sets the catalyst precipitate, an organic complexing agent is preferably added before it is centrifuged or filtered. This complexing agent can be mixed with the water when washing the precipitate · It can be used alone! · washing medium can be used, provided that the Complexing agents can replace the trapped ions or dissolve, or it can be used for treatment or to wash off the precipitate after this with water
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gewaschen worden ist, verwendet werden, um mindestens einen feil des Wassers zu ersetzen. Damit die Wirksamkeit des Katalysators verbessert wird, muss eine hierfür ausreichende Menge Komplexmittel verwendet werden. Ein solches komplexbildendes Mittel sollte möglichst mit dem M-Element oder -Ion eine Koordinationsbindung eingehen und sollte eine organische Verbindung mit verhältnismäßig niedrigem Molekulargewicht sein· Es sollte vorzugsweise mit Wasser mischbar oder darin löslich oder doch praktisch löslich und im wesentlichen geradkettig sein; es kann bis zu 18 Kohlenstoffatome, ent» halten· Vorzugsweise enthält das komplexbildende Mittel nur bis zu 10 Kohlenetoffatome und ist bei Raumtemperatur eine Flüssigkeit.has been washed, used to replace at least a part of the water. So that the effectiveness of the Catalyst is improved, a sufficient amount of complexing agent must be used for this. Such a complex-forming agent should, if possible, with the M element or -Ion enter into a coordination bond and should be an organic compound with a relatively low molecular weight · It should preferably be miscible with water or soluble therein or at least practically soluble and essentially straight-chain; it can contain up to 18 carbon atoms, hold · Preferably the complexing agent contains only up to 10 carbon atoms and is one at room temperature Liquid.
In den Doppelmetallcyanidkatalysatoren verwendbare komplexbildende Mittel sind beispielsweise: Alkohole, Aldehyde, Ketone, Monoäther, Diäther, Polyäther und acyclische, aliphatisohe Polyäther. Beispiele für die Alkohole sind: Methanol, Äthanol, Propanol, Isopropanol, Butanol, Octanol, Ootadecanol und dergleichen. Beispiele für die Aldehyde sind: formaldehyd, Acetaldehyd, Butyraldehyd, Valerianaldehyd, Glyoxal, Benzaldehyd, Toluolaldehyd und dergleichen. Beispiele für die Ketone sind: Aceton, Methylethylketon, 3-Pentanon,Complexing agents which can be used in the double metal cyanide catalysts are, for example: alcohols, aldehydes, Ketones, monoethers, dieters, polyethers and acyclic, aliphatic Polyether. Examples of the alcohols are: methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, octanol, Ootadecanol and the like. Examples of the aldehydes are: formaldehyde, acetaldehyde, butyraldehyde, valerianaldehyde, Glyoxal, benzaldehyde, toluene aldehyde and the like. Examples for the ketones are: acetone, methyl ethyl ketone, 3-pentanone,
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2-Hexanon und dergleichen. Beispiele für die cyclischen Äther sind: Dioxan, Trioxymethylen und Paraldehyd. Auch aliphatisehe, gesättigte Monoäther, Diäther, Folyäther und acyclische, aliphatische Polyäther eignen sich als Behandlungsmittel; solche Äther sind beispielsweise: Diäthyläther, 1~Äthoxypentan, Bis-(ß-ohloräthyl)-=äthert Butyläthert Äthylpropyläther, Bi8-(ß-methoxyätbyl)-äther, Äthylenglykol, Diaethyläther, Triäthylenglykoldimethyläther, Dimethoxymethan, Acetal» Methylpropyläther, Biäthoxymethan, Octaäthylenglykol, Dimethylather und dergleichen. Die acyclischen Folyäther werden bevorzugt* Weitere verwendbare komplexbildende Mittel sind beispielsweise: Amidet Ester, Nitrile und Sulfide, wie beispielsweise: Formamid, Acetamid, Propionamid, Butyramid, Valeramid, Amylformiat, Äthylformiat, Hexylformiat, Propyl·* formiat, Methylacetat, Äthylacetat, Propylmcetat, Triäthylenglykoldiacetat und dergleichen; Acetonitril, Propionitril und dergleichen"; Dimethylsulfid, Diäthylsulfid, Dibutyl-Bulfid, Biamylsulfid und dergleichen. Äther mit mehr als einem Sauerstoffatom, die mit bezug auf das Metall M ein Chelat bilden, finden den Vorzug. Auoh Mischungen dieser organischen komplexbildenden Mittel können verwendet werden. Wenn eine gröseere Menge vorliegt, als für die Komplexbildung mit dem Metallkatalysator erforderlich ist, kann der Über-2-hexanone and the like. Examples of the cyclic ethers are: dioxane, trioxymethylene and paraldehyde. Aliphatic, saturated monoethers, dieters, foly ethers and acyclic, aliphatic polyethers are also suitable as treatment agents; such ethers are, for example: diethyl ether, 1 ~ ethoxypentane, bis- (ß-chloroethyl) - = ether t butyl ether, ethyl propyl ether, bi8- (ß-methoxyethyl) ether, ethylene glycol, di-ethyl ether, triethylene glycol, methyl ether, methyl ether, methyl ethoxymethlycol, octylene glycol, methyl ethoxymethane, methyl ethoxymethyl ether, methyl ether , Dimethyl ether and the like. The acyclic Folyäther are preferred * Other useful complexing agents include: amides t esters, nitrites and sulfides, such as formamide, acetamide, propionamide, butyramide, valeramide, amyl formate, ethyl formate, hexyl formate, propyl · * formate, methyl acetate, ethyl acetate, Propylmcetat , Triethylene glycol diacetate and the like; Acetonitrile, propionitrile, and the like "; dimethyl sulfide, diethyl sulfide, dibutyl sulfide, biamyl sulfide, and the like. Ethers having more than one oxygen atom that chelate with metal M are preferred. Mixtures of these organic complexing agents can be used If a larger amount is present than is necessary for complex formation with the metal catalyst, the excess
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schuss durch Extraktion mit einem Kohlenwasserstofflösungsmittel, wie Pentan, Hexan und dergleichen, entfernt werden. shot can be removed by extraction with a hydrocarbon solvent such as pentane, hexane and the like.
Nach der Behandlung mit dem organischen komplexbildenden Mittel haben die Katalysatoren die folgenden Konstitutionsformeln: After treatment with the organic complexing agent, the catalysts have the following constitutional formulas:
'<H2°>d · (R)e *'< H 2 °> d (R) e *
wobei d eine ganze Zahl oder ein Bruch und e eine ganze Zahl oder eine gebrochene Zahl bedeuten, da der Katalysator ein nicht stochiometrieeher Komplex ist, in welchem unterschied» liehe Mengen Wasser vorhanden sein und die R-Oruppen an die verschiedenen Metalle gebunden sein können« e bedeutet Bull, wenn der Katalysator nicht mit dem komplexbildenden Mittel behandelt wird. R ist eines oder mehrere der komplexbildenden Mittel, wie die oben angegebenen organischen Amide, Alkohole, Aldehyde, Ester, Äther und dergleichen. M, M', CH, X, a, b, c, r und t haben die gleichen Bedeutungen wie oben. Im allgemeinen entsprechen die Werte von d und e zum Heil der Koordinationszahl von H. Sowohl HgO ale auch R kennen in das Kristallgitter eingeschlossen werden. Im allgemeinen beträgt dl« Suaae der Sauerstoff-»1 Stickstoff- und/oder Schwefelatome oder anderer koordinierender Atome von H2O und R (je nach dem organischen» komplexbildenden Mittel) höchstens etwa 0*1 bis etwa 5*0 gAtom je gAtom des, Metalls M.where d is an integer or a fraction and e is an integer or a fractional number, since the catalyst is a non-stoichiometric complex in which "different amounts of water can be present and the R groups can be bound to the various metals" e means bull when the catalyst is not treated with the complexing agent. R is one or more of the complexing agents such as the organic amides, alcohols, aldehydes, esters, ethers and the like given above. M, M ', CH, X, a, b, c, r and t have the same meanings as above. In general, the values of d and e correspond to the coordination number of H. Both HgO and R know to be included in the crystal lattice. In general, dl "Suaae der Oxygen-" 1 nitrogen and / or sulfur atoms or other coordinating atoms of H 2 O and R (depending on the organic "complexing agent) is at most about 0 * 1 to about 5 * 0 gAtom per gAtom des , Metalls M.
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Da der Katalysator anachliessend erhitzt und zur Entfernung des Wassere und/oder der organischen komplexbildenden Mittel getrocknet wird, ist die katalytische Wirksamkeit des erhaltenen Produktes ganz oder praktisch ganz verloren gegangen» Since the catalyst is then heated and removed of the water and / or the organic complexing agents is dried, the catalytic effectiveness of the product obtained has been completely or practically completely lost »
Wie in den oben stehenden Formeln gezeigt wurde, ist, wenn das organische komplexbildende Material nicht verwendet wird, R nicht vorhanden, so dass e gleich Null ist. Somit lautet die gleiche Formel für diese Katalysatoren Ma (Z)0 . (H20)d . (R)e, wobei M, H2O, R, c, d und e die oben angegebenen Bedeutungen besitzen, d und e können auch gleich Null sein oder sich Null nähern. Z bedeutet die Gruppen M1 (CN)b oder Ml^rCN)r(X)ta>7b. M1, CN- X, b, r und t haben die oben angegebenen Bedeutungen» In den vorstehen» den Formeln stellen die Indices ganze Zahlen oder auch gebrochene Zahlen dar. As shown in the formulas above, when the organic complexing material is not used, R is absent so that e is zero. Thus, the same formula for these catalysts is Ma (Z) 0 . (H 2 0) d . (R) e , where M, H 2 O, R, c, d and e have the meanings given above, d and e can also be equal to zero or approach zero. Z means the groups M 1 (CN) b or M l ^ rCN) r (X) ta> 7 b . M 1 , CN-X, b, r and t have the meanings given above. “In the above formulas, the indices represent whole numbers or fractional numbers.
Bei der Herstellung des Katalysators ist zu beachten, dass der Katalysator, wenn er von der Lösung, in der er hergestellt wurde, abfiltriert oder abzentrifugiert und dann Bit einem der polyaerieierbaren cyclischen Oxyde, wie Propylen» oxyd, gewasohen wird, nur geringe oder gar keine katalytic sehe Wirksamkeit zeigt» Um einen lageretabilen KatalysatorWhen preparing the catalyst it should be noted that the catalyst, if it is filtered off or centrifuged off from the solution in which it was made, and then bit one of the polymerizable cyclic oxides, such as propylene » oxide that is washed, little or no catalytic see effectiveness shows »To a storage-stable catalyst
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für die Polymerisation solcher cyclischer Oxyde zu erhalten, sollte der Katalysator von der Lösung, in der er hergestellt wurde, abfiltriert oder abzentrifugiert und dann mit Wasser und einem Äther oder einer anderen organischen, komplexbildenden Verbindung der oben beschriebenen Art und ansehliessend mit einem der cyclischen Oxydmonomeren gewaschen werden. Dies führt EU einer sehr wirksamen Katalysatorsorte. For the polymerization of such cyclic oxides, the catalyst should be obtained from the solution in which it is made was, filtered off or centrifuged and then with water and an ether or some other organic, complex-forming Compound of the type described above and then washed with one of the cyclic oxide monomers. This makes EU a very effective type of catalyst.
Nach den Waschetufen kann der Katalysator als solcher verwendet werdenο Vorzügeweise wird er jedoch getrocknet, um überschüssiges Behandlungsmittel und irgendwelche leicht entfernbare Wasserreste zu entfernen und um ein leichter zu handhabendes Material zu gewinnen. Ein solches Trocknen erfolgt mittels eines Vakuums oder durch Erhitzen dea Kataly= sators in Luft oder einer inerten Atmosphäre auf eine Temperatur Ton etwa 1000C. Vorzugsweise wird der Katalysator im Vakuum bei niedriger Temperatur (beispielsweise bei 0,5 bis 1 mm Bg und 250C) oder in einem Luft-Stickstoff- oder Inertgasstrom bei 5 bis 250C getrocknet. Ein in der Hitze behandelter Katalysator zeigt eine geringere Wirksamkeit und muss daher in höherer Konzentration verwendet werden als ein im Vakuum behandelter Katalysator. Hohe Temperaturen müssen vermieden werden, da mit erhöhter TrocknungstemperaturAfter the washing steps, the catalyst can be used as such. However, it is preferably dried in order to remove excess treating agent and any easily removable residual water and in order to obtain a material which is easier to handle. Such drying is effected by means of a vacuum or by heating dea Kataly = crystallizer in air or an inert atmosphere to a temperature Ton about 100 0 C. Preferably, the catalyst in vacuo at low temperature (for example at 0.5 to 1 mm and 25 Bg 0 C) or dried in a stream of air, nitrogen or inert gas at 5 to 25 ° C. A catalyst treated in the heat shows a lower efficiency and must therefore be used in a higher concentration than a catalyst treated in a vacuum. High temperatures must be avoided because the drying temperature is increased
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die Wirksamkeit des Katalysators abnimmt. Ea wird vermutet, dass bei dan hohen Temperaturen ein Teil des sauerstoffhaltlgen oder eines anderen organischen komplexbildenden Mittels, dessen koordinative Bindung an das Metall M schwach ist, verloren gehen kann, so dass Leerstellen im Kristallgitter zurückbleiben und die Atome im Kristallgitter sioh zur Befriedigung der von den Metallen verlangten Koordination umlagern können3 Ein Erhitzen kann auch zur Entfernung von Gyanid» ionen führen und das Metall M' reduzieren. Möglich ist auch, dass sich das Molekulargewicht des Katalysators erhöhen kann, wodurch die Anzahl der an der Katalysatoroberfläche und/oder den aktiven Stellen freiliegenden Metallionen vermindert wird. Vorzugsweise werden frisch hergestellte Katalysatoren verwendet; da die Katalysatoren sich langsam beim Lagern zersetzen und so die katalytisohe Wirksamkeit vermindert wird. Wenn die Katalysatoren längere Zeit aufbewahrt werden sollen, lagert man sie vorzugsweise bei herab« gesetzten Temperaturent um die Zersetzung zu vermindern.the effectiveness of the catalyst decreases. It is assumed that at then high temperatures part of the oxygen-containing agent or of another organic complex-forming agent whose coordinative bond to the metal M is weak can be lost, so that vacancies remain in the crystal lattice and the atoms in the crystal lattice sioh to the satisfaction of can rearrange the coordination required by the metals3. Heating can also lead to the removal of gyanide ions and reduce the metal M '. It is also possible that the molecular weight of the catalyst can increase, as a result of which the number of metal ions exposed on the catalyst surface and / or the active sites is reduced. Freshly prepared catalysts are preferably used; since the catalysts slowly decompose during storage and so the catalytic efficiency is reduced. When the catalysts extended period of time should be kept, it stores them preferably down "set temperatures t to reduce the decomposition.
Es ist zwar nicht genau bekannt, auf welohe Torgänge die Nützlichkeit der Boppelmetallcyanidkomplexe bei dieser Polymerisation zurückzuführen ist, es ist aber zu vermuten, dasa die folgenden Vorgänge dafür verantwortlich sind. ObwohlAlthough it is not exactly known to which gears the usefulness of the double metal cyanide complexes in this polymerization is due, it can be assumed that a the following processes are responsible for it. Even though
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eioh die nachstehende Erörterung mit der Behandlung der Doppe1-metalloyanldkatalyaatoren mit Xthern befasst, ist laicht einzusehen, dass sie allgemein auoh auf die Behandlung mit anderen organischen komplexblldenden Hitteln der oben beschriebenen Art anwendbar ist. Wie beispielsweise anhand von Zinkhexaoyanoferrat erllutert wurde» entsteht ein wirksamerer Katalysator, wenn der niederschlag mit Dioxan gewaschen wird. Während dieser Behandlung mit Dioxan finden vermutlich eine ganee Anzahl von Reaktionen stattt (1) Ein Seil der Ohloridionen im Gitter wird oxydiert, was eur Reduktion von Pe(ZII) cu Pe(II) führt; (2) das Chlor aus der Reaktion (1) setzt sich mit Wasser und Äther, die während der Waschbehandlung vorhanden sind« um; es werden Cl" und ohlorierter Äther gebildet; (3) die nachfolgenden Waschstufen entfernen einen Teil der Produkte der Reaktion (2\ und (4) die Sauerstoffatome des Äthers gehen offensichtlich mit den Zinkionen im Gitter eine Koordinationsbindung ein, wobei die Gitterstruktur durch die Einschiebung von Dioxangruppen zwischen den Zinkionen wie folgt umgelagert wird« r-CHgC^-jBefore the discussion below deals with the treatment of double metal alloy catalysts with ethers, it is easy to see that it is also generally applicable to treatment with other organic complexing agents of the type described above. As was explained using zinc hexaoyanoferrate, for example, “a more effective catalyst is produced when the precipitate is washed with dioxane. During this treatment with dioxane, a large number of reactions presumably take place (1) A rope of the chloride ions in the lattice is oxidized, which leads to the reduction of Pe (ZII) cu Pe (II); (2) the chlorine from reaction (1) reacts with water and ether present during the washing treatment; Cl "and chlorinated ether are formed; (3) the subsequent washing steps remove some of the products of the reaction (2 \ and (4) the oxygen atoms of the ether obviously enter into a coordination bond with the zinc ions in the lattice, the lattice structure being caused by the insertion is rearranged by dioxane groups between the zinc ions as follows: r-CHgC ^ -j
-Pe-CK...Zn...0-CH2GH2-O...Zn.·.NC-Pe--Pe-CK ... Zn ... 0-CH 2 GH 2 -O ... Zn. · .NC-Pe-
So ergab im Pail einiger Dioxan-Zinkhexacyanoferrat-Komplexe die Elementaranalyse, dass diese Komplexe offenbar nicht stöchiometriech waren und der folgenden Formel entsprachen:So resulted in some dioxane-zinc hexacyanoferrate complexes in the pail the elemental analysis that these complexes were apparently not stoichiometric and corresponded to the following formula:
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2 (C4H8Og)x(HgO) ,. wobei y« 1 bis 2 und χ a 2,5 bia 3»1 ist-, Hach der IR- und Elementaranalyse kann ein Teil des Dioxane im Komplex chloriert sein und ein Teil des HgO in form von =0H oder ~O=Gruppen vorliegen. Diese Komplexe enthielten, wenn wie gewöhnlich hergestellt, im allgemeinen etwa 4 bis 5 $> Cl" und eine geringere Menge an K+, 2 (C 4 H 8 Og) x (HgO),. where y «1 to 2 and χ a 2.5 bia 3» 1, according to the IR and elemental analysis, part of the dioxane in the complex can be chlorinated and part of the HgO in the form of = OH or ~ O = groups . If prepared as usual, these complexes generally contained about 4 to 5 $> Cl "and a smaller amount of K + ,
Wenn der Katalysator mit Zn(NO-)g anstelle von ZnCIg hergestellt wird, werden etwa 50 # der normalen Menge an Dioxan in den Katalysator eingebaut. Dieser Katalysator ist nicht so wirksam wie der aus dem Chlorid hergestellte»If the catalyst is made with Zn (NO-) g instead of ZnClg will be about 50 # the normal amount of dioxane built into the catalytic converter. This catalyst is not as effective as the one made from the chloride »
Obgleich ein grosser Seil des Eisens in dem Äther (oder ein anderer organischer komplexbildender Anteil) -Zinkhexacyanoferrat ^Komplex vermutlich infolge der während der Herstellung stattfindenden Oxydation-Reduktion~Reaktion als Fe(II) vorliegt, ist der aus ZnGl2 und K4Pe(ClJ)6 hergestellte Dioxankomplex selbst bei einer Polymerisationstemperatur von 8O0C nicht so wirksam. Die Analyse zeigte, dass in einem solchen Komplex eine geringere Menge an Dioxan eingebaut war und dass der Chlorgehalt hoch war*Although there is a large rope of iron in the ether (or another organic complex-forming component) -zinc hexacyanoferrate complex, presumably as a result of the oxidation-reduction reaction that takes place during production, that of ZnGl 2 and K 4 Pe ( CLJ) 6 the dioxane produced not as effective, even at a polymerization temperature of 8O 0 C. The analysis showed that a lower amount of dioxane was incorporated in such a complex and that the chlorine content was high *
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Me herabgesetzte katalytische Wirkung bei der Verwendung von Zn(NO^)2 oder K^Fe(CN)6 bei der Herstellung des Katalyeatorkomplezes hängt vermutlich mit dem Mechanismus der Äther-Hexaeyanoferrat-Reaktion zusammen. Dieser Mechanismus kann wie folgt betrachtet werden.Da die Chloridionen der Oberfläohenzinkionen in dem Kristallgitter Elektronen an die Zn»..NC-Fe-Gruppierung abgeben, können Athermoleküle die sieb bildenden ChIoratome verdrängen und Äther-Zink-Koordinationsbindungen bilden· Zum Beispiel läuft folgende Reaktion ab» Zn3[Fe(CN)^]2 (KCl) + yROR^ Zn3KyITe(CN)I 2-The reduced catalytic effect when using Zn (NO ^) 2 or K ^ Fe (CN) 6 in the production of the catalyst complex is probably related to the mechanism of the ether-hexaeyanoferrate reaction. This mechanism can be considered as follows: Since the chloride ions of the surface zinc ions in the crystal lattice donate electrons to the Zn ».. NC-Fe group, ether molecules can displace the sieve-forming chlorine atoms and form ether-zinc coordination bonds. For example, the following reaction takes place from »Zn 3 [Fe (CN) ^] 2 (KCl) + yROR ^ Zn 3 KyITe (CN) I 2 -
(ROR) + yCl°. (Zu beachten ist, dass y in der oben angege-= y(ROR) + yCl °. (Note that y in the above = y
benen Gleichung eine Zahl ist und nicht die gleiche Bedeutung wir in den früheren Formeln *u haben braucht). Die treibende Kraft für diese Reaktionen ist die Entfernung des Cl2 durch Auflösen des Gases in dem Wasser und Ither und die Reaktion des Cl2 mit dem Äther»equation is a number and does not need to have the same meaning as * u in the earlier formulas). The driving force for these reactions is the removal of the Cl 2 by dissolving the gas in the water and ither and the reaction of the Cl 2 with the ether »
Diese Oxydation-Reduktion-Reaktion und Verdrängung des Chlors durch Äther wird von einer Änderung Im Kristallgitter begleitet, flemäss der Elementar- und Infrarotanalyse scheinen die meisten der Zinkionen in dem Gitter mit 1 bis 2 Sauerstoffatomen Koordinationabindungen einzugehen. An dieser Koordinationsbindung sind sowohl die Saueretoffatome ämo WassersThis oxidation-reduction reaction and displacement of the chlorine by ether is accompanied by a change in the crystal lattice, according to the elemental and infrared analysis, most of the zinc ions in the lattice seem to form coordination bonds with 1 to 2 oxygen atoms. Both the oxygen atoms and water are in this coordination bond
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als auch die des Äthers beteiligt. Röntgenanalyse und Dichtemessungen schienen diese Gitteränderung zu bestätigen. So konkurrieren die Sauerstoffatome des Äthers mit den CN-Gruppen dee Fe(ONj^-AnIons bei der Bildung einer Polymerenstruktür mit mehr freiliegenden Zinkionen, wie nachstehend gezeigt wird.as well as those of the aether. X-ray analysis and density measurements seemed to confirm this lattice change. So the oxygen atoms of the ether compete with the CN groups dee Fe (ONj ^ -Anions in the formation of a polymer structure with more exposed zinc ions, as shown below.
»CN“CN
H-O. HH-O. H
ZnZn
N
CN
C.
OC4H8O .0C4H8OOC 4 H 8 O .0C 4 H 8 O
Dieser Vorgang der Gitteröffnung wird durch die Anwesenheit von Wasser während der Ätherbehandlung gefördert« Offenbar löst das Wasser die Pe(CN)g-Anion=Abschnitte des Gitters» die mit K+~Ionen koordinativ gebunden sind» so dass ein grös= serer Teil des Gitters dem Äther während der Hexacyanoferrat Äther-Reaktion ausgesetzt wirdo This process of opening the grid is promoted by the presence of water during the ether treatment «Apparently the water dissolves the Pe (CN) g anion = sections of the grid» which are coordinated with K + ions »so that a larger part of the Lattice is exposed to the ether during the hexacyanoferrate ether reaction o
I)Ie Versuche haben gezeigt» dass Ghloridionen im Doppelmetall·= nyantdkomplex-Katalysator die Polymerisation des cyclischenI) Ie experiments have shown that chloride ions in the double metal · = nyantdkomplex catalyst the polymerization of the cyclic
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Oxyde inhibieren können. Se let daher erwünscht, die Menge an ioniaierbaren Chlor und anderen ionieierbaren Anionen in Katalysator zu vermindern. Beispielsweise kann der Katalysator Bit einer Äther-Waeser-Lösung gewasphen werden, wodurch das lösliche Chloridsale entfernt werden kann· Nach einer anderen Methode erfolgt die Herstellung des Zinkhexaeyanoferrate durch Umsetzung von Verbindungen, wie Salcium-Eisen-III-cyanid, Aluminiuaeisen-III-cyanid oder Lithiumeisen-XII-cyanid, mit Zinkchlorid, und dae eich bildende Chloridsalz kann durch den Äther während des Wasohvorgange entfernt werden. Ee wurde auch gefunden, dass Ionen, wie Cl", die an den komplexbildenden Katalysator kovalent gebunden sind, offenbar die Polymerisation der Epoxyde und Oxetane nicht nachteilig beeinflussen· Es zeigte sich sogar, dass chlorierte Äther die Wirksamkeit des Katalysators verbessern, da vermutlich halogen!erte Xther zur Auslösung der Polymerisation leichter durch die Epoxyde und Oxetane verdrangt werden. Can inhibit oxides. So let us wish the crowd of ionizable chlorine and other ionizable anions in Reduce catalyst. For example, the catalyst bit can be washed in an ether-water solution, whereby the soluble chloride salt can be removed · Zinc hexaeyanoferrate is produced using a different method by converting compounds such as calcium iron III cyanide, Aluminum iron III cyanide or lithium iron XII cyanide, with zinc chloride, and the calibrating chloride salt can get through the ether during the washing process removed. It was also found that ions, such as Cl ", which are covalently bound to the complex-forming catalyst, apparently cause the polymerization of the epoxies and oxetanes do not affect adversely · It was even shown that chlorinated ethers improve the effectiveness of the catalyst, as presumably halogenated Xther to initiate the polymerisation are more easily displaced by the epoxies and oxetanes.
Vorzugsweise werden die Polyäthylenglykoläther zur Behandlung des Soppelmetalloyanids verwendet, da dadurch ein sehr wirksamer Katalysator erhalten wird· Offenbar bildet sich eine Ohelat-Bindung mit dem Zinkion, wodurch die treibende KraftThe polyethylene glycol ethers are preferably used for the treatment of the Soppelmetalloyanids, since a very effective catalyst is obtained. Apparently one forms Ohelate bond with the zinc ion, creating the driving force
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der Hexacyanoferrat=*Äther«Reaktion verstärkt wird und sich eine sehr offene Gitterstruktur bildett da die polymere Koordination über das Säueretoffatom verhindert wird. Bs wurde gefunden« dass bei Verwendung der Dimethyl- oder Diäthyläther von Siäthylenglykol die Wirksamkeit des Katalysators erhöht wird» Es scheint somit,, dass die für die Polymerisation von cyclischen Oxyden wirksamsten Katalysatoren diejenigen sind, welche die meisten Zink=»Saueret off «Äther«= Bin= düngen (anstelle der Zink-Sauerstoff-Wasser-Bindungen) und die wenigstens ionisierbaren Chloratome aufweisen«the hexacyanoferrate = * ether "response is amplified and a very open lattice structure forms t since the polymeric coordination is prevented via the Säueretoffatom. It has been found that "the use of dimethyl or diethyl ethers of ethylene glycol increases the effectiveness of the catalyst". It thus appears that the most effective catalysts for the polymerization of cyclic oxides are those which have the most zinc = "Saueret off" ether " = Bin = fertilize (instead of zinc-oxygen-water bonds) and have at least ionizable chlorine atoms «
Sie angewandte Katalysetormenge kann von etwa 0,001 bis 15 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der während der Telomerisation verwendeten, telomerisierbaren,cyclischen Oxydmonomeren, reichen. Vorzugsweise verwendet man etwa 0*01 bis 1,0 Gewichtsprozent an Katalysator, bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomeren.You applied catalyst amount can from about 0.001 to 15 percent by weight, based on the total weight of the during telomerizable, cyclic ones used in telomerization Oxide monomers, range. It is preferable to use around 0 * 01 up to 1.0 percent by weight of catalyst, based on the total weight of the monomers.
Sie Menge des Wassers, das als Telogen in den erfindungsgemässen Verfahren zur Anwendung kommt, hängt von dem Molekulargewicht des gewünschten Polyoxyalkylend!ols ab. Sie Wassermenge kann von 0,0001 Gewichtsprozent bis 5*0 Gewichtsprozent, bezogen auf das polymerisierbar Oxyd, variieren.You amount of water that is used as telogen in the inventive The method used depends on the molecular weight of the desired polyoxyalkylenediol. You amount of water can vary from 0.0001 percent by weight to 5 * 0 percent by weight, based on the polymerizable oxide.
o„ BAD ORfGJNAt o "BAD ORfGJNAt
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Wenn Molekulargewichte unterhalb 5000 erwünscht sind, sollte die Wasaermenge ungefähr 0,4 # und darüber betragen. Dieses Wasser wird dem Propylenoxyd zugesetzt und umfasst nicht das Wasser, das in dem Katalysator möglicherweise eingeschlossen ist· Das cyclische Oxyd kann in der Masse oder in einem Lösungsmittel telomerisiert werden· Es sollte unter inerten oder nicht oxydierenden Bedingungen, beispielsweise unter Stickstoff, Argon, Necn, Helium, Krypton oder einem anderen Inertgas, telomerisiert werden. Ss kann auch unter dem Druck des verdampften cyclischen Oxyds telomerisiert werden.If molecular weights below 5000 are desired, the amount of water should be about 0.4 # and above. This Water is added to the propylene oxide and does not include any water that may be included in the catalyst · The cyclic oxide can be in bulk or in a solvent To be telomerized · It should be under inert or non-oxidizing conditions, for example under nitrogen, argon, necn, helium, krypton or another Inert gas, to be telomerized. Ss can also be telomerized under the pressure of the vaporized cyclic oxide.
Wenn grosse Wassermengen zur Anwendung kommen, damit Telomere mit niedrigem Molekulargewicht entstehen, wird das Wasser vorteilhafterweise in Anteilen zugegeben, da grosse Wassermengen die Selomerisationsgeschwindigkeit herabsetzen» Da» mit also eine für praktische Bedürfnisse annehmbare Reaktionsgeschwindigkeit erhalten wird, erfolgt die Zugabe des Wassers in Anteilen. Diese Methode kann auch für die Herstellung von Telomeren mit einer breiteren Molekulargewichtsverteilung herangezogen werden, als sie ersielbar ist, wenn das gesamte Wasser gleich su Beginn der Reaktion zugegeben wird.When large amounts of water are used to create low molecular weight telomeres, the water becomes advantageously added in proportions, since large amounts of water reduce the rate of selomerization »Da» with a reaction rate that is acceptable for practical needs is thus obtained, the addition of the takes place Water in proportions. This method can also be used for the preparation of telomeres with a broader molecular weight distribution than is achievable if that all water is added immediately at the beginning of the reaction.
Die Telomerisation wir! vorzugsweise in einem geschlossenen Behälter bei Atmosphärsndruok oder einet geringfügig überTelomerization we! preferably in a closed one Container at atmospheric pressure or slightly above
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dem Atmosphärendruck liegenden Druck durchgeführt. Der Druck sollte auereichen» um für die Dispergierung des Katalysators und die Wärmeübertragung einen flüssigen Zustand aufrecht zu erhalten« Es ist allerdings auch möglich» für die Telomerisation gasförmige, monomere, oyclisohe Oxyde in die Lösung einzupevlen.carried out at atmospheric pressure. The pressure should be sufficient to disperse the catalyst and the heat transfer to maintain a liquid state "It is, however, also possible" for telomerization to obtain gaseous, monomeric, cyclic oxides in the solution to be leveled.
Die Temperatur, bei dor das erfindungsgemässe Verfahren durchgeführt wird, iei; nicht kritisch und kann von etwa 0 bis 12^°C oder etwa» darüber variieren. Vorzugsweise wer» den Temperaturen von etwa 15 bis 800G angewandte In manchen fällen wird mit den weniger wirksamen Katalysatorarten eine Induktionsperiode beobachtet·The temperature at which the process according to the invention is carried out, iei; not critical and can vary from about 0 to 12 ° C. or about »above. An induction period is preferably who "the temperatures of about 15 to 80 0 G applied in some instances observed with the less active catalyst species ·
Das nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhältliche, telomeriaierte Produkt kann allgemein durch Anwendung organischer Diisocyanate,wie Toluoldiisocyanat, p-Phenylendiisocyanat, Äthylendiisocyanat, Trimethylendiisocyanat, Dodecamethylendiieooyanat, Butylen-1,2-diisocyanat, m-Phenylendiieooyanat, Benzol-1,2,4-triisocyanat, PolyBethylenpolyphenylisooyanat und dergleichen, eur Herstellung von Polyurethan-Schäumen und Elastomeren gestreckt werden. Sie Polyurethan-Elastomeren sind als Dichtungsringe, Fussmatten, Schuhabs&tae»The telomerized which can be obtained by the process according to the invention Product can generally be obtained by using organic diisocyanates such as toluene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, Ethylene diisocyanate, trimethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, Butylene-1,2-diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, Benzene-1,2,4-triisocyanate, polyethylene polyphenyl isocyanate and the like, eur production of polyurethane foams and elastomers are stretched. You polyurethane elastomers are used as sealing rings, floor mats, Schuhabs & tae »
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Motorenhaltorangen und dergleichen geeignet. Die Polyurethan= schäume sind für Isolierungen und dergleichen nuteIiohαMotor holding oranges and the like are suitable. The polyurethane = Foams are useful for insulation and the like
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung weiter veranschaulichen, aber nicht begrenzen. In den Beispielen sind alle Seile» soweit nicht ausdrücklich anders angegeben, Gewichteteile.The following examples are intended to further illustrate, but not limit, the invention. In the examples are all ropes »unless expressly stated otherwise, parts by weight.
Ein Zinkhexacyanoferrat-Dioxankoaplex-Katalysator (im wesentlichen Ζη,(ϊβ(0Η)ό)2 . 3,1 CLHgO2 · 1,6 H2O) wurde wie folgt hergestellt: 200 al einer wässrigen Lösung von K-Pe(CN)6 (0,430 molar) wurden langsam su 75 nl einer wässrigen löeung von Zinkchlorid (1,89 ttolar) gegeben. Dies entspricht einem Überschuss von 10 Mol?C Zinkchlorid. Das ausgefällte Zinkhexaoyanoferrat wurde abeentrifugiert (2000 Umdrehungen je Minute während 50 Minuten) und 4 mal mit 200 Bl-Portionen wasserfreiem, peroxydfreiem Dioxan gewaschen und bei 250O unter einem Druck von weniger als 1 mm Hg über Nacht getrocknet. Es wurde sum Katalysieren der Polymerisation von Propylenoxyd und Allylglycidyläther in Gegenwart und in Abwesenheit von Wasser verwendet. 0,1 g des Zinkhexaoyanoferratdioxan-Komplexes und 0,1 g Phenyl-/^-naphthyl-A zinc hexacyanoferrate dioxane complex catalyst (essentially Ζη, (ϊβ (0Η) ό ) 2. 3.1 CLHgO 2 · 1.6 H 2 O) was prepared as follows: 200 μl of an aqueous solution of K-Pe (CN) 6 (0.430 molar) were slowly added to 75 μl of an aqueous solution of zinc chloride (1.89 ttolar). This corresponds to an excess of 10 mol? C zinc chloride. The precipitated zinc hexaoyanoferrate was centrifuged off (2000 revolutions per minute for 50 minutes) and washed 4 times with 200 BI portions of anhydrous, peroxide-free dioxane and dried at 25 0 O under a pressure of less than 1 mm Hg overnight. It was used to catalyze the polymerization of propylene oxide and allyl glycidyl ether in the presence and in the absence of water. 0.1 g of the zinc hexaoyanoferrate dioxane complex and 0.1 g of phenyl - / ^ - naphthyl-
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amin und luft wurden in eine trockene, mit einem Kronenauf« satz verschlossene Getränkeflasohe.die einen Hagnetrührstab enthielt, gefüllt. Die Flasche wurde mit Stickstoff gespült, verschlossen und mit 47,1 g (0,81 Mol) Propylenoxyd und 2„88 g (0,25 Mol) Allylglycidyläther vermittels einer Injektionsspritze beschickt. Im ersten Pail enthielt das Propylenoxyd kein Wasser und Im zweiten Fall enthielt es 0,00023 Gewichte-* Wasser. Sie bei gleichem Umwandlungsgrad (93 £) erhaltenen Polymeren zeigten Intrinsic-Yiscositaten in Iso~ propanol bei 6O0C von 4,9 beziehungsweise 2,8. Dies lässt die das Molekulargewicht herabsetzende Wirkung des Wassers erkennen.The amine and air were poured into a dry beverage bottle that was closed with a crown and contained a stirring stick. The bottle was flushed with nitrogen, sealed and charged with 47.1 g (0.81 mol) of propylene oxide and 2.88 g (0.25 mol) of allyl glycidyl ether by means of an injection syringe. In the first pail the propylene oxide contained no water, and in the second it contained 0.00023% by weight of water. They polymer obtained at the same conversion level (93 £) showed intrinsic Yiscositaten in iso propanol at ~ 6O 0 C of 4.9 and 2.8. This shows the molecular weight lowering effect of water.
B β i s ρ 1 e 1 2 B β is ρ 1 e 1 2
In diesem Beispiel wurde ein wie folgt hergestellter Zinkhexacyanokobaltat-Aoeton-Komplex als Katalysator verwendet» Eine Lösung, die 694 β CaJco(0NÖ 2 und 505 g Wasser enthielt, wurde zu einer Lösung von 55.5 g ZnCl2 In 63.2 g Wasser getropft. Dann wurden 1895 g Aceton zu der Aufschlämmung des Niederschlags in Wasser gegeben, und die Mischung wurde 15 Minuten lang gerührt. Der Niederschlag wurde abzentrifuglert (7000 Umdrehungen je Minute, 40 Minuten lang) und dann zehnmal mit 70 VoI0-* Aoeton in Wasser gewaschen. Tür jedeIn this example, a zinc hexacyanocobaltate-aoetone complex prepared as follows was used as the catalyst: A solution containing 694 β CaJco (NO 2 and 505 g water was added dropwise to a solution of 55.5 g ZnCl 2 in 63.2 g water . was added 1895 g of acetone to the slurry of the precipitate in water, and the mixture was stirred for 15 minutes the precipitate abzentrifuglert (7000 rpm, 40 minutes) and then ten times with 70 VoI 0 -. washed * Aoeton in water door every
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β 156871? β 156871?
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Wäsche wurden ungefähr 2000 ml Lösung verwendet. Bach zwei weiteren Wäschen mit 2000 ml reinem Aceton wurde der feste Kuchen bei 250C unter einem Druck von weniger als 20 mm Hg 9 bis 10 Stunden lang getrocknet.Wash used approximately 2000 ml of solution. After two further washes with 2000 ml of pure acetone, the solid cake was dried at 25 ° C. under a pressure of less than 20 mm Hg for 9 to 10 hours.
Die allgemeine Arbeitsweise für die Telomerieatlonsreaktion ist die folgendet Der Katalysator wurde in eine trockene Getränkeflasche gegeben· Die Flasche wurde verschlossen, evakuiert und mit Stickstoff gefüllt. 2$ g einer Propylenoxyd-Wasser-Mischung wurden mittels einer Injektionsspritze zugegeben· Die Flasche wurde dann in ein Bad gestellt» das bei einer konstanten Temperatur von 80°0 gehalten wurde, und in einer sich über Kopf drehenden Anordnung bewegt. Die zweckdienlichen Werte sind in Tabelle I zusammengestelltο Das Molekulargewicht wurde duroh Dampfphasen-Osmometrie bestimmt. Der Hydroxylgehalt wurde bestimmt und die Funktionalität wurde in der Weise berechnet, dass die Anzahl der Hole Hydroxylgruppen duroh die Anzahl der Mole des Telomeren geteilt wurde·The general procedure for the telomerism atlon reaction is the following The catalyst was placed in a dry beverage bottle The bottle was sealed, evacuated and filled with nitrogen. 2 g of a propylene oxide-water mixture were added by means of a hypodermic syringe · The bottle was then placed in a bath »the was held at a constant temperature of 80 ° 0 and agitated in an overhead rotating arrangement. the Appropriate values are compiled in Table I. The molecular weight was determined by vapor phase osmometry certainly. The hydroxyl content was determined and the functionality was calculated in such a way that the number of Get hydroxyl groups by dividing the number of moles of the telomer
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I e. b e 1 1 e II e. b e 1 1 e I
Ver- Wasser in Kats.lysa- Zeit in $> Aue-* Moleku- Funktio-Water in Kats.lysa- time in $> Aue- * Molecu- function-
suohe PO Gew. ^ tor Gew. 9& Stunden beute large w. nail tat suohe PO Gew. ^ tor Gew. 9 & hours booty large w. nail tat
A 0p18 0s02 2,5 92 8500 1,9A 0 p 18 0 s 02 2.5 92 8500 1.9
B 0,36 0f04 24 92 4000 2,1B 0.36 0 f 04 24 92 4000 2.1
C 0,54 0,16 22 70 2150 2,2C 0.54 0.16 22 70 2150 2.2
D 0,72 0,16 24 81 1450 2,3D 0.72 0.16 24 81 1450 2.3
Der in diesem Beispiel verwendete Katalysator wurde wie folgt hergestellt:The catalyst used in this example was like is made as follows:
Ein Glyme-Zinkhexacyarocobaltat^Komplex (im wesentlichen Zn-|co(CN)6|2 · 1,7 glyme . 1,2 H2O .1,2 ZnCl2) wurde wie folgt hergestellt: 100 ml einer wässrigen Lösung von K5Co(CN)6 (0,296 molar) wurden durch ein Bett geleitet, das Amberlyst 15 in der SSureform enthielt» Bei diesem Verfahren wurde H+ gegen K+ ausgetauscht. Die saure Lösung wurde dann bei Raumtemperatur auf ein Volumen von 80 ml eingeengt, was eine 0,370 molare Lösung von H-Co(CN)6 ergab« Die Lösung wurde dann rasch mit 10 ml einer wässrigen Lösung von ZnCl. (4«87 molar) vermischt. Dies entspricht einem Überschuss von 10 Ko! £ ZnCIg. Nach vollständiger Ausfällung vonA glyme-zinc hexacyarocobaltate complex (essentially Zn- | co (CN) 6 | 2 · 1.7 glyme. 1,2 H 2 O .1,2 ZnCl 2 ) was prepared as follows: 100 ml of an aqueous solution of K. 5 Co (CN) 6 (0.296 molar) were passed through a bed which contained Amberlyst 15 in the acid form. In this procedure, H + was exchanged for K + . The acidic solution was then concentrated to a volume of 80 ml at room temperature, which gave a 0.370 molar solution of H-Co (CN) 6. The solution was then rapidly mixed with 10 ml of an aqueous solution of ZnCl. (4 «87 molar) mixed. This corresponds to a surplus of 10 Ko! £ ZnCIg. After complete precipitation of
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ZnJOo(CN)6L wurden langsam 60 g Glyme zu der wässrigen Aufschlämmung gegeben, und die Mischung wurde 15 Minuten lang gerührt. Der Niederschlag wurde abzentrifugiert (7000 Umdrehungen je Minute, 40 Minuten lang) und dann zweimal mit Glyme (Gesamtvolumen: 188 ml) gewaschen. Der Niederschlag wurde scbliesslioh isoliert und bei 250C unter einem Druck von weniger als 1 mm Hg über Nacht getrocknet» Glyme ist der Dinethylather von Äthylenglykol. ZnJOo (CN) 6 L was slowly added 60 g of glyme to the aqueous slurry and the mixture was stirred for 15 minutes. The precipitate was centrifuged off (7000 revolutions per minute, for 40 minutes) and then washed twice with glyme (total volume: 188 ml). The precipitate was isolated and scbliesslioh at 25 0 C under a pressure of less than 1 mm Hg dried overnight "glyme is the Dinethylather of ethylene glycol.
Je 0,08 g des Katalysators - (Zn, Co(CN)6I2 · Glyme (0908 g) - wurden abgewogen und in 338 g-Pyrex-Flaschen gebracht. Alle Flaschen wurden gewaschen und in entionisiertem Wasser gespült und bei 200° C über Nacht getrocknet. Nach dem Einfüllen des Katalysators wurden die Flaschen sofort verschlossen und bis auf einen Druck von weniger als 22 mm Hg 15 Minuten lang evakuiert» Dann wurden 60 ml (50 g) Propylenoxyd zugegeben, und das entionisierte Wasser wurde mittels einer Spritze zugegebene Die Probenflaschen wurden sofort in ein Sicherheitsgefäss gestellt und in einem 800C heissen Bad in torkelnde Bewegung versetzt. Die zweckdienlichen Werte dieses Beispiele sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt. 0.08 g each of the catalyst - (Zn, Co (CN) 6 I 2 · glyme (0 9 08 g) - were weighed and placed in 338 g Pyrex bottles. All bottles were washed and rinsed in deionized water and added to 200 ° C. After filling the catalyst, the bottles were immediately closed and evacuated to a pressure of less than 22 mm Hg for 15 minutes a syringe added the vials were immediately placed in a safety container and hot in a 80 0 C bath placed in reeling motion. the appropriate values of this example are summarized in the following table.
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BADBATH
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1»ZugabeMl water
1 »encore
1» und 2. WasserzugabeTime between the
1 »and 2nd addition of water
Aus den vorstehenden Warten geht hervor, dass durch die an« teilweise Zugabe von Wasser die Ausbeute an dem Telomeren stark verbessert wird°From the above waiting it can be seen that through the an « partial addition of water reduces the yield of the telomer is greatly improved °
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
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